肺癌治疗中的T细胞相关免疫疗法

肺癌治疗中的T细胞相关免疫疗法 [标签:url] [标签:科室] 摘要：通过检索PUBMED数据库汇集当前临床上用于肺癌治疗的不同T细胞类型，汇总分析了细胞毒性T细胞、自然杀伤T细胞、γδT细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞、 浸润淋巴细胞、细胞因子诱导的杀伤细胞以及基因修饰T细胞在肺癌治疗方面的优缺点，也探讨了它们的抗 机制以及在未来的研究方向。 摘要 通过检索PUBMED数据库汇集当前临床上用于肺癌治疗的不同T细胞类型，汇总分析了细胞毒性T细胞、自然杀伤T细胞、γδT细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞、 浸润淋巴细胞、细胞因子诱导的杀伤细胞以及基因修饰T细胞在肺癌治疗方面的优缺点，也探讨了它们的抗 机制以及在未来的研究方向。 结论：T细胞是 发生的关键因素，因此也成为了肺癌治疗的重要靶点。T细胞相关的细胞免疫治疗作为补充治疗，为传统的肺癌治疗打开了一个窗口，进一步的研究有助于提高肺癌患者的临床 。 背景介绍 肺癌是最常见的癌症，也是全球癌症死亡率最高的病因，每年因肺癌死亡的人数约为130万。它的特点是发病率高和预后差，在美国2013年新确诊病例约为22.8万。当前的主要治疗手段为手术及放化疗。 过去的二十年中，不同 免疫治疗技术已显现临床收益，特别是在细胞免疫治疗方面。作为细胞免疫疗法的核心，T细胞在肺癌治疗及研究中占据着重要位置。 借助于主要组织相容性复合物（MHC）I类分子， 细胞可呈递抗原至CD8+T细胞并使其激活，这个过程不仅依赖于T细胞受体（TCR）介导的抗原特异性信号，也需要共刺激信号。 活化的CD8+T细胞释放细胞因子杀伤 细胞的同时，CD4+Th细胞介导白介素2（IL-2）和干扰素（IFN-γ）分泌，从而增强CD8+T细胞对 细胞的作用（图1）。免疫逃逸路径使部分 细胞得以生存。 抑制 细胞分泌细胞因子，抑制T细胞调控以及MHC分子下调，共刺激分子与 相关抗原（TAA）均可使T细胞功能减弱并降低它们消除 细胞的能力。为了增强抗 效果，可通过促进T细胞增殖或提高其识别和攻击 细胞的能力来提升T细胞的数量和质量。 已有多项临床试验分别检验了不同的免疫治疗策略对肺癌的 ，其中大部分均显示出令人鼓舞的结果。临床实践中常用的三种方法分别是：1.从患者外周血分离出淋巴细胞，进行体外增殖后再回输给患者(如γδT细胞)； 2.从患者外周血、 组织或淋巴结分离出淋巴细胞，进行体外增殖和激活，将活化的淋巴细胞回输给患者（如细胞因子诱导的杀伤细胞）； 3.从患者外周血分离出淋巴细胞，进行体外增殖和修饰，将经过基因修饰的淋巴细胞回输给患者（如嵌合抗原受体修饰的T细胞）。 细胞毒性T淋巴细胞 细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）为CD8+αβT细胞，是抗 免疫的主要力量。这些细胞能够识别MHCI类分子，递呈TAAs，释放颗粒酶和穿孔素以溶解 细胞（图1）。 癌巢和间质所含的CD8+T细胞数可作为IV期非小细胞肺癌（NSCLC）化疗的独立预后因子。 研究发现，25–94%NSCLC患者体内的MHCI类分子表达下调，因而导致CTLs不能够识别 细胞。Baba等学者认为恢复MHCI类链相关分子A的表达可能消除 细胞逃脱CTLs和自然杀伤细胞（NK）攻击。 另一种最终可能证明卓有成效的策略是应用抗体治疗。T细胞表面表达的程序性细胞死亡-1（PD-1）和细胞毒性T淋巴细胞抗体-4(CTLA-4)与T细胞的免疫不全有关。它们的抗体已在临床上显出治疗肺癌的 。 由于MHC和共刺激分子的下调，回输CTLs便无效。这种情况下以CTLs回输治疗肺癌，目前尚没有疗没有成功的案例。识别与MHC表达缺失有关的重要因素有可能成为开发免疫治疗策略的一个新方向。 注射与TAA类似的肽疫苗可刺激T细胞，增加可用来攻击TAA阳性 细胞的CTL的数量。癌症疫苗的研发基于刺激抗 免疫应答，它们与传统的治疗方法的组合可能有助于提高 。 自然杀伤T细胞 自然杀伤T细胞（NKT细胞），1986年首次获得鉴定，它具有T细胞和NK细胞共同的属性。其特征是通过唯一不变基因片段编码的T细胞受体表达，这个编码基因片段为小鼠Vα14-Jα18或人类Vα24-Jα18片段。NKT细胞可识别CD1d提呈的α-半乳糖神经酰胺（α-GalCer）。 由于能够迅速产生大量IFN-γ，不变的NKT（iNKT）细胞可增加抗 应答，IFN-γ作为炎性细胞因子标志，在NK细胞攻击MHC阴性 和CTLs杀伤MHC阳性 的过程中至关重要（图1）。 Jusufovic曾报道，NKT细胞应答在肺癌组织中比在患者的健康肺组织中更活跃，同样在小细胞肺癌中比非小细胞肺部中活跃。患有各种恶性 的患者体内可观察到iNKT细胞的数量和功能下降，且与不良临床预后相关。针对功能性NKT细胞复苏的治疗性干预策略将是癌症治疗合理方法。 一项I期试验表明，晚期和复发的NSCLC患者予以活化NKT细胞注射后耐受良好，仅出现轻微不良反应。另一项以iNKT为基础的细胞免疫疗法临床试验显示，患者输注配体-pulsed抗原提呈细胞和/或活化iNKT细胞后安全且耐受性良好。 患者注射α-GalCerpulsed-抗原提呈细胞后可诱导iNKT细胞对 微环境的明显浸润和活化，α-GalCer-刺激的TILs促使IFN-γ的大量生成。另一项I-II期试验结果类似，注射α-GalCerpulsedIL-2/GM-CSF培养的外周血单核细胞（PBMC）后，可延长晚期和复发NSCLC的中位生存期。 目前对NKT细胞的研究有两个热点。一种是诱导多能干细胞（iPS）-衍生NKT细胞。iPS可采用Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc基因从成熟的NKT中生成，然后在体外通过IL-7和FLT3L促使其发育成官能性NKT细胞。 iPS-衍生NKT细胞能够在体内发挥功能，但在推进到临床应用前必须进行更多的研究。另一种则是含有 mRNA和α-GalCer/CD1d的载体细胞，用于促进诱导 特异性长期记忆的CD8+T细胞的应答，从而抑制 生长。 γδT细胞 在人体血液中，γδT细胞占T淋巴细胞总数的2-10％，发挥免疫监视作用。与αβT细胞不同，它的活化需要通过抗原加工和抗原提呈细胞呈现的MHC限制肽，γδT细胞通过γδTCR直接识别 抗原，对微生物病原体和 具有强大的非MHC-限制性溶解活性。 临床试验已评价了以γδT细胞为基础的免疫疗法对非霍奇金淋巴瘤、多发性骨髓瘤和包括肺癌在内的实体瘤的 和安全性。其中使用最广泛的是Vγ9δ2T细胞，它对CD8+T细胞交叉呈递的可溶性蛋白尤为有效。 合成的phosphostim和IL-2激动剂可以扩增来自多个骨髓瘤患者的Vγ9δ2T细胞，促进它对人骨髓瘤细胞高效稳定的杀伤作用。类似方法用于治疗肾细胞癌的可行性也获得了证明。两项I期试验证实了γδT细胞治疗肺癌的安全性和有效性。 目前的研究策略在于通过与双膦酸酯组合和基因修饰提高γδT细胞的抗 作用。前者可通过刺激γδT细胞的扩增提高 免疫监视作用，而后者旨在增强识别和攻击能力。αβTCR和CD8进入γδT细胞的共转导所产生抗原特异性活性，与CTLs在体外和体内的活性相同。 遗传修饰的γδT细胞使转移性黑色素瘤消退。CDR3δ嫁接-γ9δ2T细胞在裸鼠体内显示出对卵巢癌的抗癌作用。 淋巴因子激活的杀伤细胞 淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）在1982年由Rosenberg的实验室首次报道。在体外实验中，IL-2刺激的淋巴细胞可杀死对CTL或NK细胞不敏感的 细胞。LAK细胞用于晚期 的治疗可以追溯到1985年。 为增强LAK细胞的功效，患者在治疗过程中须注射重组IL-2（rIL-2）。胸膜内自体移植或同种异体移植的LAK细胞与rIL-2联合治疗伴恶性胸腔积液的121例晚期肺癌，结果显示：积液消失71例（58.6％），45例（36.2％）积液显著下降，患者无严重副作用。 另一项临床试验中，非根治性切除术后的105例原发性肺癌患者随机分为两组，结果显示放疗或化疗结合IL-2和LAK细胞试验组的7年生存率优于对照组（放疗或化疗）。一项III期临床试验也报告了类似结果。粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和高剂量糖皮质激素均可增加LAK在肺癌患者体内的活性。 LAK细胞的临床应用与大剂量IL-2有关联，一些严重的副作用亦获报导，如毛细血管渗漏综合征（CLS），可导致低血压、少尿、肺水肿和呼吸困难。这些不良影响可能是限制LAK细胞临床应用发展的障碍。 浸润淋巴细胞 浸润淋巴细胞（TILs），由Rosenberg的研究小组在1986年首度确定，是从 样本、引流淋巴结或恶性积液中分离获得。将一份标本处理成暴露于高剂量IL-2中的单细胞悬浮液，以增加淋巴细胞数量，随后将其回输给患者。 间质炎症细胞主要由 浸润淋巴细胞（约2/3）和 相关巨噬细胞（TAMs，约1/3）组成，但它们的复制性差，大都被 基质吸收。 研究显示了TILs治疗NSCLC的有效性。 内部高水平的TILs与疾病复发风险降低以及无病生存期提高相关。从外科手术样品中获取TILs进行体外扩增具可行性，可延长晚期NSCLC的生存期并控制残留病灶。 1996年，通过IL-2基因改造的TILs回输治疗了10例晚期伴有胸腔积液的肺癌，有6例胸腔无积液超过4周，1例出现原发 病灶缩小。 TILs回输治疗肺癌的优点在于特异性和安全性。但也存在自身的局限性：通过手术获得样本的困难性、合并使用高剂量的IL-2的有关不良反应、5周的培养周期较长等，都是该方法的不足之处。 细胞因子诱导的杀伤细胞 细胞因子诱导的杀伤细胞（CIK）细胞于1991年由斯坦福大学的SchmidtWolf首度报道。用不同细胞因子，如CD3单克隆抗体、IL-2和IFN-γ进行刺激，可使PBMC转化成CIK细胞并具有CD3+CD56+的特征性表型。 CIK细胞的出现标志着过继性治疗方法的一个转折点。在过去二十年间世界各地进行了多项临床试验已全世界进行，特别是在中国。一项II期临床研究中，自体CIK细胞免疫治疗提高了传统化疗对晚期NSCLC的 。 DC激活的CIK细胞增强抗 效果，化疗联合CIK/DC细胞可以提高晚期NSCLC临床结果。CIK细胞与内皮抑素或DC为基础的癌症疫苗联合对于改善临床效果可起到协同作用。 近年来，CIK细胞因其高增殖率和细胞毒活性，特别是DC激活后的活性，它已被广泛地用作多种癌症的免疫治疗。TILs的体外细胞培养周期大约需要2周（表1）。CIK经细胞因子诱导后，细胞数量在第14天至第21天可达到顶峰，平均增加近600倍，同时CIK细胞的细胞毒活性最高。 累计移植的CIK细胞数达到9？11数量级，而同时转移DCs可增强CIK细胞的功能，减少总细胞数（表1）。 由于简单易行、体外培养周期适度、较少的不良反应和患者依从性较好的优点，CIK（CIK/DC）治疗方法疗法获得了广泛使用。然而，CIK疗法目前还未能成为肺癌的常规治疗手段，与手术、化疗和放疗相提并论。 有两种可能原因：（1）细胞治疗需要个体化，不可能象药物那样大规模生产；（2）当前的细胞免疫疗法成本高昂，许多患者不能负担。治疗费用下降将使CIK治疗可惠及更多的患者。 基因修饰的T细胞 第一个合法的转基因研究在20年前获得批准，癌症的基因治疗仍然充满希望。 细胞表面表达的TAAs由于可被T细胞识别，在 免疫中相当重要。 工程化的T细胞识别 细胞表面的TAAs，可以规避局部和全身耐受性机制，这种机制使内源性抗 T细胞的作用受到限制，也克服了从患者体内分离及扩增 反应性T细胞的供给难题。MHC限制性αβTCR基因已获广泛研究，但它治疗肺癌的 还仅限于动物模型评价。杂合TCR的出现使其发展速度放缓。 嵌合抗原受体（CAR）修饰的T细胞是基因治疗的最新形式。这些受体结合了主要的非MHC限制性作用与T细胞激活机制。CAR胞内信号域从单个信号单元被修饰成共刺激内域，包括CD28和4-1BB。归巢和自杀基因等元素的加入有望提高其安全性。 CAR修饰T细胞的抗 效果在临床研究中也有据可查。CAR修饰T细胞治疗，使75例 和儿童白血病中45例获得完全缓解。但CAR治疗肺癌的试验较治疗白血病鲜见得多，可能原因是：缺乏肺癌相关抗原，T细胞迁移黏附到 位点的作用差以及 局部免疫抑制微环境的细胞毒活性低。 尽管临床研究仍在继续，但评价抗CEA的T细胞疗法治疗多种癌症的早期试验由于安全性因素及缺乏 已经终止（表2）。CAR的限制在于off-target的自身免疫毒性和插入突变可能性。例如，以CD19为靶点的CART细胞可攻击CD19+正常细胞和慢性淋巴细胞性白血病细胞，使CD19+B细胞持续不足。 研究者试图以选择高特异性的TAAs来解决这一难题。EGFR、VEGFR和CEA等分子靶标，目前均用于免疫治疗，如疫苗、单克隆抗体、双特异性抗体和基因修饰的淋巴细胞等。其中大多数都还处于研究阶段，少数已上市药物如西妥昔单抗，已经在患者身上显示出获益。但这些抗原不仅表达于肺癌细胞，也表达于其他实体瘤细胞。 一些肺癌研究表明，肺癌细胞表面存在一些过表达的蛋白，如KK-LC-1，可以促进T细胞的识别和杀伤作用，这些蛋白可能成为肺癌免疫治疗的靶点。如果进一步的研究能够证明它们的特异性，它们可以被选为肽疫苗或CAR修饰T细胞的靶点。 虽然基因修饰的T细胞与疫苗具有共同的靶点，后者具有能够大规模生产的优势，而前者则发展缓慢。未来的工作需要加强生物企业、医疗中心和学术机构之间的合作，促进基因修饰T细胞的高效生产。 讨论 尽管研究人员为提高T细胞的功能付出了努力，结果并不如预期的那样乐观。只有少量T细胞可以渗入 组织，在免疫逃逸和缺乏高特异性抗原的情况下保持其功能。选择高特异性抗原对于提高CAR修饰T细胞或疫苗极为重要。表2中列举的肺癌相关抗原可以为设计针对不同患者的单靶点或多靶点免疫治疗方法提供帮助。 开发能够恢复或提高 部位的T细胞功能的药物，有可能获得更好的临床 。例如核心蛋白聚糖，是富亮氨酸小分子蛋白聚糖家族的原型之一，在调节纤维装配中发挥主要作用。它可存在于 微环境中，通过直接或间接靶向信号分子参与细胞生长、存活、转移和血管生成从而影响各种癌症生物学作用。 文献报道生姜的天然成分6-姜酚具有抗炎和抗 活性。6-姜酚能够抑制接种在小鼠腹部的 细胞的生长，如B16F1黑素瘤、H-1299人肺癌、RENCA肾细胞癌和CT26结肠癌等。6-姜酚治疗荷瘤小鼠可使CD4+和CD8+T细胞和B220+B细胞大量渗入，减少CD4+Foxp3+调节性T细胞。 在6-姜酚治疗小鼠体内可观察到CD8+ 浸润T细胞强烈表达IFN-γ。6-姜酚在细胞回输过程中使用，可在一定程度上帮助克服T细胞或基因修饰T细胞的低靶向性。双特异性抗体同时识别靶抗原和激活免疫效应细胞表面受体（如CD3）的能力，使它们有可能成为重定向免疫细胞杀死癌细胞的工具。 这为复杂问题提供了一个简单解决方案，部分药物正在进行临床试验（表2）。学术界对于肺癌和免疫系统之间关系的理解所取得的进展，造就了已被广泛报道的许多成功治疗案例。作为肺癌细胞免疫疗法的核心，T细胞在 治疗学的形成和进展中处于关键位置。近年来，肺癌的T细胞相关免疫治疗逐渐取得进展，成绩令人鼓舞。 在临床实践中，T细胞免疫治疗用结合细胞因子、疫苗和抗体可有效地提高肺癌患者总生存期。虽然它并不是治愈性治疗手段，但T细胞免疫治疗早期肺癌能有效去除术后残留的 细胞，如果将肺癌看作慢性呼吸系统疾病治疗，T细胞免疫疗法则维持晚期肺癌患者病情稳定的有效手段。